AI調(diào)節(jié)器在大滯后系統(tǒng)中組建串級調(diào)節(jié)的應(yīng)用心得
| 關(guān)鍵詞：串級調(diào)節(jié) AI調(diào)節(jié)器 自整定 | ||
| 一、概述 | ||
在工業(yè)控制中，許多控制過程機理復(fù)雜，滯后大，控制對象具有變結(jié)構(gòu)，時變等特點。對于一個被控量的單回路簡單控制系統(tǒng)解決了大部的控制問題。對于滯后較大，時間常數(shù)較大，干擾多而劇烈的現(xiàn)象，控制質(zhì)量較差，對各個過程變量內(nèi)部存在相關(guān)過程，控制系統(tǒng)相互之間會出現(xiàn)干擾等等。因此，在簡單的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改用其他調(diào)節(jié)方式，如串級調(diào)節(jié)，它的特點是兩個調(diào)節(jié)器相串聯(lián)，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定，適用于時間常數(shù)及沌滯后較大的對象，如加熱爐、蒸餾塔、鍋爐減溫水的汽溫控制。又發(fā)展了眾多的復(fù)雜控制系統(tǒng)， | ||
| 二、 精餾塔溫度、流量串級調(diào)節(jié)系統(tǒng) | ||
1、 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理 | ||
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| 生產(chǎn)工藝上對精餾塔溫度控制要求是精餾塔溫度升高（或低）時，冷卻液調(diào)節(jié)閥開大（或關(guān)小）受系統(tǒng)V02儲液筒、LC調(diào)節(jié)單元的影響，冷卻介質(zhì)流量升高（或降低）時，冷卻液調(diào)節(jié)閥關(guān)小（或開大）使精餾塔溫度恢復(fù)到給定值，為滿足上述要求，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)附合以下條件 2、副調(diào)節(jié)器的作用方向 工藝上要求副調(diào)節(jié)器為反向作用，確定調(diào)節(jié)器的作用方向，只要看調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號變化方向與工藝要求調(diào)節(jié)器的輸出信號的變化方向是否一致，兩者方向一致，則調(diào)節(jié)器為正向作用，兩者方向相反，則調(diào)節(jié)器為反作用 3、主調(diào)節(jié)器的作用方向 主調(diào)節(jié)器的作用方向，應(yīng)在副調(diào)節(jié)器的作用確定以后，再根據(jù)工藝要求來確定。因為副調(diào)節(jié)器直接控制執(zhí)行器，要保證執(zhí)行器正確動作。在主調(diào)節(jié)器輸入偏差增大（或減小）時，要求主調(diào)節(jié)的輸出信號增大（或減小），因此主調(diào)節(jié)的作用為正向作用。 4、參數(shù)設(shè)置 正確接線（圖二），注意信號方向，設(shè)置參數(shù)：副調(diào)：AI-808AXL2、流量量程標度1.60T/h、設(shè)定值0.80T/h（系統(tǒng)正常運行時的流量值）。dF=2、Ctrl=1、Ct1=1、Sn=32、dIP=2、dIL=0、dIH=1.60T/h、OPI=4、CF=8（反作用、外給定功能）、dL=2、可設(shè)置正、負偏差報警。主調(diào)：AI-808AXL2、傳感器熱電阻，設(shè)定值40℃、Ctrl=1，dF=0.2、Ct1=4、Sn=21、dIP=1、OPI=4、CF=1（正作用）、dL=2、可設(shè)置上、下限報警、正、負偏差報警。（圖二） | ||
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| 5、串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)自整定兩步操作法 在串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中有兩個閉合回路，對象超前區(qū)流量、副調(diào)節(jié)器，執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥組成內(nèi)回路，由對象惰性區(qū)、溫度、主調(diào)節(jié)器和副回路組成的外回路。 對于冷卻液流量的變化，超前信號的反應(yīng)要比蒸發(fā)溫度的反應(yīng)快得多，因此，在流量的自發(fā)擾動時，由于副調(diào)節(jié)器的動作能及時消除它的影響而使蒸發(fā)溫度很少變化。當(dāng)蒸發(fā)溫度偏離給定值時，則由主調(diào)節(jié)器發(fā)出校正信號，通過副調(diào)節(jié)器控制執(zhí)行器進行調(diào)節(jié)，使蒸發(fā)溫度最后恢復(fù)到給定值。 在串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，對副回路的要求是盡快消除擾動、對精餾塔蒸發(fā)溫度起粗調(diào)作用，因此采用比例、微分AI調(diào)節(jié)器（PD ）；而主調(diào)節(jié)器的作用是最后保持蒸發(fā)溫度無靜差，對蒸發(fā)溫度起細調(diào)作用，采用AI調(diào)節(jié)器模糊規(guī)則進行PID 調(diào)節(jié)的一種新型算法。 串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中兩個調(diào)節(jié)器串接一起，整定工作比較麻煩。但是，由于兩個回路中對象的滯后時間和時間常數(shù)量差別較大，副回路的過程快得多，因此可以將主、副回路分開整定。即在整定副回路時，設(shè)定CF參數(shù)取消外給定，將主回路近似看作開路，這樣就可用整定單回路方法進行整定。在整定主回路時，副回路可近似看成快速隨動系統(tǒng)，副回路可看成是主回路中的一個比例環(huán)節(jié)，則使主回路仍能按整定單回路的方法來整定。實際上，兩個回路之間存在著不可分割的聯(lián)系。 自整定兩步操作法用副調(diào)節(jié)器的增、減鍵手動操作控制閥門，使精餾塔正常運行后，開始自整定操作。 第一步：副調(diào)節(jié)器CF參數(shù)改0，取消外給定功能為單回路功能，在手動狀態(tài)下，設(shè)定系統(tǒng)正常時的工作壓力值，然后投自動，起動自整定，儀表執(zhí)行位式調(diào)節(jié)，經(jīng)2-3次振蕩后自整定結(jié)束，將M5參數(shù)改成M5=0，即系統(tǒng)取消積分作用改成比例微分（PD）調(diào)節(jié)；CF參數(shù)改成CF=8，具有外給定功能后開始下一步操作。 第二步：主調(diào)節(jié)器在手動狀態(tài)下設(shè)定值，給定值為系統(tǒng)正常運行時的溫度值，然后投自動、起動自整定結(jié)束即可。 在系統(tǒng)調(diào)試設(shè)運中，為防止串級系統(tǒng)的共振效應(yīng)，主回路的輸出周期應(yīng)大于副回路輸出周期的三倍，否則主、副回路的波動會互相促進，使系統(tǒng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，防止共振的措施是改變輸出周期CtL參數(shù)值。 | ||
| 三、串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入前的準備工作 | ||
| ①檢測點位置是否合理和測量元件的安裝質(zhì)量直接影響著自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入和正常運行。 ②傳感器的選擇：AI主調(diào)節(jié)器溫度輸入可直接采用熱電阻、熱電偶無需采用變送單元。AI副調(diào)節(jié)器輸入信號必經(jīng)采用變送輸入，因外給定與測量輸入是同一個標度。 ③正常運行中，溫度的變化范圍很小，為提高測量的靈敏度，應(yīng)根據(jù)各測點溫度變化范圍確定,溫變的量程范圍，特別是作為副調(diào)節(jié)器的輸入由為重要。 ④具有流量控制的副回路應(yīng)注意流量信號的恒定性。由于許多流量控制副回路在低負荷下運行，此時主調(diào)節(jié)器輸出微小的變化就會造成流量大幅度的波動，使調(diào)節(jié)品質(zhì)變壞。需要經(jīng)常在小流量下工作其流量副回路應(yīng)加開方器為好。恒定性好流量信號可不用開方器。 ⑤調(diào)節(jié)閥門是直接受調(diào)節(jié)器的控制信號去調(diào)節(jié)的工具，調(diào)節(jié)機構(gòu)存在的問題較多，往往被人們忽視，如選型、流量特性對負荷變化的適應(yīng)性，在系統(tǒng)正常運行時調(diào)節(jié)閥的開度一般應(yīng)在40%-70%范圍內(nèi)，滿足負荷變化的平衡；其它如泄漏，機械性能等都將直接影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。 | ||
| 四、總結(jié) | ||
| 擬定串級調(diào)節(jié)時遵循一定的原則，根據(jù)工藝條件，合理配置傳感器，找出主要干擾源，主副調(diào)節(jié)協(xié)作好，就會有好的調(diào)節(jié)效果。 參考文獻： （1） 石油化工自動控制設(shè)計手冊 1999 （2） 熱工儀表自動化 1982 （3） AI人工智能工業(yè)調(diào)節(jié)器使用說明書V6.5 |
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